混沌簇发和准周期行为的三阶忆阻混沌电路制造技术

本发明专利技术公开了一种混沌簇发和准周期行为的三阶自治振荡忆阻混沌电路。包括两部分：Sallen‑Key低通滤波器电路和忆阻二极管桥模拟器M的等效实现电路；将Sallen‑Key低通滤波器和忆阻二极管桥模拟器并联耦合，构建出三阶自治振荡忆阻混沌电路。该电路具有混沌簇发和准周期行为的复杂动力学行为。所提出的忆阻混沌振荡器仅为三阶自治的，有着简单的电路拓扑和代数结构，可作为用于复杂非线性动力学现象的数学、数值和实验研究的样本,也可作为一种信号源用于工业生产。

【技术实现步骤摘要】
混沌簇发和准周期行为的三阶忆阻混沌电路
本专利技术提出一种三阶自治振荡忆阻混沌电路，将忆阻二极管桥模拟器M和Sallen-Key低通滤波器并联耦合，实现一种可产生混沌簇发和准周期行为的三阶自治振荡忆阻混沌电路。
技术介绍
近年来,作为第四种基本电路元件,忆阻与其他现有的电路元件或器件相互组合连接、以电路的形式在各个工程领域中得到了广泛的应用。忆阻是非线性电路元件,接入电路后很容易实现电路的混沌振荡,因此忆阻混沌电路是研究较为广泛的忆阻应用电路,已有大量的文献成果报道.物理上新实现的忆阻器是纳米级无源元件,技术实现难度大、整体造价高,在短时间内无法达到商用.目前,利用电阻、电容、电感、运算放大器、模拟乘法器等分立元器件实现了多种忆阻模拟器,或者基于特殊拓扑形式的电路构建了若干广义忆阻模拟器,为忆阻及其应用电路的建模分析和实验观察做出了重要贡献混沌簇发振荡，一种特殊动力学现象，在诸多神经元模型中经常呈现，表现为在生物神经元和内分泌细胞中的一类交互电活动。簇发现象作为一种较为特殊的非线性动力学现象在神经网络和细胞研究中是非常重要的研究方向。准周期行为出现在一些特殊的非线性动力学系统，譬如，周期激励或时滞振荡器、继电器反馈系统和涡轮增压器模型、高维耦合混沌系统等。但是，这些基于忆阻的混沌电路至少是三阶非自治或四阶自治的，导致实现电路拓扑或系统代数结构过于复杂。这里所提出的忆阻混沌振荡器仅为三阶自治的，有着简单的电路拓扑和描述模型。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题是Sallen-Key低通滤波器在非线性电路中的应用。为解决上述技术问题，本专利技术将忆阻二极管桥模拟器M和Sallen-Key低通滤波器并联耦合，实现一种可产生混沌簇发和准周期行为的三阶自治振荡忆阻混沌电路，其技术方案如下：所述的混沌簇发和准周期行为的三阶自治振荡忆阻混沌电路，包括Sallen-Key低通滤波器和忆阻二极管桥模拟器M。所述的Sallen-Key低通滤波器如图1所示，包括运算放大器U、电阻Rf、电阻Ri、电阻R1、电阻R2、电容C1、电容C2。所述的忆阻二极管桥模拟器M的等效实现电路如图2所示，包括二极管桥式整流电路级联电感。本专利技术设计的一种将Sallen-Key低通滤波器和二阶广义二极管桥忆阻M进行并联耦合实现的三阶自治忆阻混沌电路。本专利技术的有益效果如下：本专利技术采用Sallen-Key低通滤波器和忆阻二极管桥模拟器M进行并联耦合，实现一种可产生混沌簇发和准周期行为的三阶自治振荡忆阻混沌电路。对混沌簇发和准周期行为的研究有巨大的帮助作用。附图说明为了使本专利技术的内容更容易清晰的理解，下面根据具体的实施方案，并结合附图，对本专利技术进行进一步详细说明，其中：图1三阶自治振荡忆阻混沌电路；图2忆阻二极管桥模拟器M；图3三阶自治振荡忆阻混沌电路准周期状态y-z平面上的相轨图，图4三阶自治振荡忆阻混沌电路准周期状态变量y的时间序列；图5三阶自治振荡忆阻混沌电路混沌簇发振荡状态y-z平面上的相轨图，图6三阶自治振荡忆阻混沌电路混沌簇发振荡状态变量y的时间序列；图7三阶自治振荡忆阻混沌电路准周期状态实验测量y-z平面上的相轨图，图8三阶自治振荡忆阻混沌电路准周期状态实验测量变量y的时间序列；图9三阶自治振荡忆阻混沌电路混沌簇发振荡状态实验测量y-z平面上的相轨图图10三阶自治振荡忆阻混沌电路混沌簇发振荡状态实验测量y的时间序列。具体实施方式数学建模：本实施例的三阶自治忆阻混沌振荡器如图1所示，为了简化数学模型，这里选用节点电压V1、节点电压V2和电感电流i0为3个变量。根据电路理论基础，图1中三阶自治忆阻混沌振荡器的电路方程可表达为其中，k＝R2/R1+1。图2所示电路中所述的二阶广义二极管桥忆阻M的数学模型可描述为其中，忆阻器输入电压和输入电流分别为V1和i，i0是经过电感L的电流；ρ为参数，其表达式为ρ＝1/(2nVT)，IS、n和VT分别表示二极管的反向饱和电流、发射系数和热电压，本文采用的广义忆阻模拟器是由四个1N4148型号的二极管组成，二极管的参数为IS＝5.84nA、n＝1.94、VT＝25mV。为了便于定量分析，把式(1)的变量与电路参数归一化成无量纲形式，即则式(1)可改写为式(4)是一个三阶常微分方程构成的忆阻混沌系统，含有a、b、c和k四个系统控制参数。后续分析中选取a＝0.188,b＝2.4082×10–5和k＝3.2为典型系统参数。数值仿真：系统参数和初始条件设置为b＝2.4082×10–5、k＝3.2和(0,0.001,0)。对于两个不同的电感参数L＝10mH和21mH，即a＝0.188和0.0895，数值仿真得到的三阶自治忆阻混沌振荡器的准周期和混沌簇发振荡行为以及在y–z平面的相轨图和变量y的时间序列，分别如图3，图4和图5，图6所示。这里，采用步长0.02的MATLABODE23s算法。其中，电感参数L＝10mH，李雅普诺夫指数谱的数值分别为LE1＝0.0、LE2＝0.0和LE3＝-1.9855，可知其为准周期振荡；电感参数L＝21mH，李雅普诺夫指数谱的数值分别为LE1＝0.099、LE2＝-0.0017和LE3＝-44.8478，可知其为混沌振荡。实验验证：本设计采用型号AD711KN运算放大器，并提供±15V工作电压。电阻使用精密型可调节电阻，电容使用独石电容。采用TektronixDPO3034数字存储示波器捕获测量波形，分别对数值仿真的相轨图和时域波形进行了实验验证，实验结果分别如图7，图8和图9，图10所示，可知理论分析和数值仿真结果一致。对比结果可以说明：实验电路中观测到的相轨图和时域波形与仿真结果完成吻合，可以验证理论分析和数值分析的正确性。因此本专利技术构建的忆阻混沌电路具有科学的理论依据和物理上的可实现性，对混沌簇发和准周期行为的研究起到积极推动作用。上述实施例仅仅是为清楚地说明本专利技术所作的举例，而并非是对本专利技术的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.混沌簇发和准周期行为的三阶自治振荡忆阻混沌电路，其特征在于：包括Sallen‑Key低通滤波器电路和忆阻二极管桥模拟器M的等效实现电路；其中，忆阻二极管桥模拟器M和Sallen‑Key低通滤波器进行耦合，构建出一个新型的三阶自治忆阻混沌振荡电路，在这个三阶自治忆阻混沌振荡电路可观察到混沌簇发和准周期行为。

【技术特征摘要】
1.混沌簇发和准周期行为的三阶自治振荡忆阻混沌电路，其特征在于：包括Sallen-Key低通滤波器电路和忆阻二极管桥模拟器M的等效实现电路；其中，忆阻二极...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐权，吴平业，罗姣燕，冯阳，靳玉，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32